Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

Ambient Methode voor de productie van een ionisch Gated koolstof nanobuis Common Cathode in Tandem organische zonnecellen

doi: 10.3791/52380 Published: November 5, 2014

Introduction

Polymer halfgeleiders zijn de leidende organische fotovoltaïsche (OPV) materialen als gevolg van hoge absorptievermogen, goede transport eigenschappen, flexibiliteit en compatibiliteit met temperatuurgevoelige ondergronden. OPV apparaat stroom omzettingsrendementen, η, aanzienlijk sprong in de afgelopen jaren, met een enkele cel efficiëntie zo hoog als 9,1% 1, waardoor ze een steeds levensvatbare energietechnologie.

Ondanks de verbeteringen in η, de dunne optimale actieve laag diktes van de apparaten te beperken lichtabsorptie en belemmeren betrouwbare fabricage. Bovendien wordt de spectrale breedte van lichtabsorptie van elk polymeer beperkt in vergelijking met anorganische materialen. Koppelen polymeren met verschillende spectrale gevoeligheid omzeilt deze problemen, waardoor tandem architecturen 2 een noodzakelijke innovatie.

Series tandem apparaten zijn de meest voorkomende tandem architectuur. In dit ontwerp, een elektron transport materialenal, een optionele metalen recombinatie laag en een gatentransportlaag verbinden twee onafhankelijke fotoactieve lagen genoemd subcellen. Het koppelen van sub-cellen in een serie configuratie verhoogt de nullastspanning van de combinatie-apparaat. Sommige groepen hebben succes met degenerately gedoteerde transport lagen 3 had - 5, maar meer groepen hebben die deeltjes van goud of zilver recombinatie van gaten en elektronen steun in de tussenlaag 6,7.

Daarentegen parallel tandems vereisen een hoge geleidbaarheid elektrode, hetzij anode of kathode, die de twee actieve lagen. De tussenlaag moet zeer transparant zijn, welke serie tandem tussenlagen metallische deeltjes beperkt, en nog meer voor de parallelle tandem tussenlagen bestaande uit dunne, ononderbroken metalen elektroden. Koolstof nanobuisjes (CNT) platen vertonen een hogere transparantie dan metaal lagen. Dus de NanoTech Institute, in samenwerking met Shimane University, heeft introduced het concept van het gebruik als tussenlaag elektrode in monolithische, parallel tandem apparaten 8.

Eerdere pogingen aanbevolen monolithische, parallel, tandem OPV apparaten met CNT bladen functioneren als tussenlaag anodes 8,9. Deze methoden vereisen speciale zorg om kortsluiting van één of beide cellen of beschadiging voorgaande lagen te vermijden bij de neerlegging later lagen. De nieuwe methode beschreven in dit document verlicht fabricage door het plaatsen van de CNT elektrode bovenop de polymere actieve lagen van twee afzonderlijke cellen, vervolgens lamineren van de twee apparaten met elkaar zoals weergegeven in figuur 1. Deze werkwijze is opmerkelijk aangezien de inrichting, waaronder een air -stable CNT kathode, kan geheel worden gefabriceerd in omgevingscondities gebruik alleen droog en oplossing verwerking.

CNT platen zijn niet intrinsiek goed kathoden, als zij nodig hebben n-type dotering aan het werk functie om elektronen uit de foto-actieve regio verzamelen verlagenvan een zonnecel 10. Elektrische dubbellaag laden in een elektrolyt, zoals een ionische vloeistof, kan worden gebruikt om verschuiving van de werkfunctie van CNT elektroden 11-14.

Zoals beschreven in een voorgaande document 15 en in Figuur 2, wanneer de gate spanning (V Gate) is toeneemt, wordt de werkfunctie van de CNT gemeenschappelijke elektrode af, waardoor elektrode asymmetrie. Dit voorkomt dat gat collectie uit de OPV's donor in het voordeel van het verzamelen van elektronen van acceptor de OPV's, en de apparaten worden ingeschakeld, het veranderen van inefficiënte photoresistor in fotodiode 15 gedrag. Voorts zij opgemerkt dat de energie gebruikt om het apparaat en de kracht verloren wegens gate lekstromen doorberekend triviaal vergeleken met de energie, opgewekt door de zonnecel 15. Ionische gating van CNT elektroden heeft een groot effect op de werkfunctie te wijten aan de lage dichtheid van de staten en de hogeoppervlak tot volumeverhouding in CNT elektroden. Soortgelijke methoden zijn gebruikt om een Schottky barrière op het raakvlak van CNT met n-Si 16 verbeteren.

Protocol

1. Indiumtinoxide (ITO) Patterning en Reiniging

OPMERKING: Gebruik de 15Ω / □ ITO glas, en de aankoop of snijd de ITO glas in formaten die geschikt zijn voor spin-coating en fotolithografie. Het meest efficiënte stappen 1.1-1.7 voeren op een glasplaat zo groot mogelijk, en snijd in kleinere apparaten. Merk ook op dat de stappen 1,1-1,7 vereisen de ITO glas te worden georiënteerd met de ITO-kant naar boven. Dit is eenvoudig te controleren met weerstand instelling van een multimeter.

  1. Spin coat 1 ml S1813 positieve fotoresist op de ITO-zijde van het ITO glas met een snelheid van 3000 rpm gedurende 1 min. Gebruik meer verzetten voor grotere stukken glas, zorg ervoor dat het hele glas bedekt is, en eventuele luchtbellen te verwijderen voordat u de spin coater.
  2. Hybridiseren de resist gecoate glas op een hete plaat bij 115 ° C gedurende 1 min.
  3. Laad het monster en de fotomasker op het contact aligner.
  4. Expose de fotolak gecoat ITO glas voor een voorkomendsende tijd. De belichtingstijd is ongeveer 10 sec, maar varieert dit keer op basis van de UV-lamp intensiteit, het type fotolak, en dikte.
  5. Ontwikkel de UV-belichte substraten in MF311 ontwikkelaar. Een rotatie processor geautomatiseerd proces produceert de beste en meest herhaalbare resultaten, maar de ontwikkeling kan handmatig worden uitgevoerd als volgt.
    1. Dompel de aan UV blootgestelde substraten voor 1 min in de ontwikkelaar, gevolgd door spoelen in gedeïoniseerd (DI) water en drogen met een stikstof pistool. Omdat de ontwikkelaar verliest kracht snel, vervang de ontwikkelaar tussen de monsters, of als alternatief verhoging van de ontwikkeling van de tijd bij hergebruik ontwikkelaar.
  6. Etch de ITO substraten in geconcentreerd zoutzuur (HCl). Dit duurt 5-10 min afhankelijk van de concentratie van de HCl. Spoel in DI water, droog, en het testen van de weerstand van de geëtste delen met een multimeter. Als een geleiding blijft etsen langer.
  7. Zodra het etsen is voltooid, verwijdert u de photoresist met aceton. Merk op dat de onmiddellijke verwijdering van de fotolak voorkomt resterende HCl uit over-etsen van de patroon ITO.
  8. Indien nodig, knip de geëtste ITO glas substraten in apparaat maten.
  9. Reinig de ITO substraten in een bad ultrasonicator in een reeks oplosmiddelen - DI water, aceton, tolueen, methanol, en ten slotte isopropylalcohol.

2. OPV Sub-cell Fabrication

  1. Bereid P3HT: PC 61 BM oplossing.
    LET OP: Voor de meest consistente resultaten, bereiden de oplossingen in een stikstof omgeving. Het is mogelijk om deze procedure omgevingsomstandigheden volgen.
    1. Zoek en noteer de massa van twee schone, ~ 4 ml glazen flesje en hun petten, en markeer ze met een permanent marker om ze te onderscheiden van de andere.
    2. In een stikstof of argon handschoenenkast, breng circa 10 mg van poly (3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) naar een flacon en ongeveer 10 mg fenyl-C 61 -boterzuur methylester (PC 61 BM) naar de andere.
    3. Weeg opnieuw de flesjes aan de massa van de P3HT en PC 61 BM vinden.
    4. Breng de injectieflacons met P3HT en PC 61 BM in een dashboardkastje voor de rest van de oplossing te betrekken.
    5. Voeg een magnetische roerstaaf in elk flesje en voeg voldoende chloorbenzeen elk 45 mg / ml oplossingen.
    6. Plaats de oplossingen op een hete plaat onder magnetisch roeren bij 55 ° C gedurende ongeveer 2 uur of totdat de opgeloste stoffen volledig zijn opgelost.
    7. Meng gelijke volumes van de P3HT en PC 61 BM oplossingen bijeen en laat het gemengde oplossing roer een uur voor gebruik.
  2. Bereid PTB7: PC 71 BM oplossing.
    1. Herhaal de stappen 2.1.1 tot en met 2.1.4 met poly({4,8-bis[(2-ethylhexyl)oxy]benzo[1,2-b:4,5-b′]dithiophene-2,6-diyl}{3-fluoro-2-[(2-ethylhexyl)carbonyl]thieno[3,4-b]thiophenediyl}) (PTB7) en fenyl-7,1-boterzuur methylester (PC 71 BM) in plaats van P3HT en PC61 BM.
    2. Voeg een mengsel van 3% volumeprocent 1,8-diiodooctane (DIO) in chloorbenzeen. Deze mix wordt genoemd DIO-CB.
    3. Voeg een magnetische roerstaaf in elk flesje en voeg voldoende DIO-CB de PTB7 flesje een 12 mg / ml oplossing en voldoende DIO-CB naar de PC 71 BM injectieflacon 40 mg / ml oplossing hebben.
    4. Laat deze oplossingen roeren op een hete plaat bij 70 ° C gedurende twee dagen.
    5. Meng de oplossingen in een gewichtsverhouding van PTB7 PC 71 BM van 1 tot 1,5.
    6. Laat de gemengde oplossing roer nog een uur bij 70 ° C vóór gebruik.
  3. Filter poly (3,4-ethyleendioxythiofeen): poly (styreensulfonaat) (PEDOT: PSS) door een 0,45 urn poriegrootte nylon filter. Opmerking Deze procedure maakt gebruik van P VP AI4083.
  4. Spin Coat actieve lagen.
    1. Plaats gereinigd ITO substraten, ITO-kant naar boven, in een UV-Ozon reiniger voor 5 min.
    2. Spin-coat 120 ul van de gefilterde PEDOT: PSS op UV-ozon behandeld, gedessineerde ITO- glazen substraats bij 3000 rpm gedurende 1 min. Dit zou een 30 nm dikke laag verkregen.
    3. Hybridiseren de PEDOT: PSS beklede ITO substraten 5 min bij 180 ° C.
    4. Spin-coat 70 ul van de gemengde P3HT: PC 61 BM oplossing op PEDOT: PSS gecoat ITO substraten op ongeveer 1000 rpm gedurende 1 min. Varieer de snelheid als nodig is om een ​​200 nm dikke actieve laag te storten.
    5. Hybridiseren de P3HT: PC 61 BM beklede substraten bij 170 ° C gedurende 5 min. De resultaten zijn afhankelijk van de optimale annealing temperatuur.
    6. Spin-coat 70 ul van de gemengde PTB7: PC 71 BM oplossing op PEDOT: PSS gecoat ITO substraten op ongeveer 700 rpm gedurende 1 min. Varieer de snelheid als nodig is om een ​​100 nm dikke actieve laag te storten.
    7. Laad de PTB7: PC 71 BM gecoate substraten in een hoog vacuüm (<2 x 10 -6 Torr) kamer naar de resterende DIO verwijderen. Doorgaans laat de monsters in de kamer O / N.

3. Fabriceren de Tandem Device

<ol>
  • Laminaat CNT elektroden.
    1. Snijd de PTB7 en P3HT substraten in de helft om een ​​tandem apparaat te maken. Een gespecialiseerde ITO patroon zou deze stap niet nodig. De ITO patroon moet tenminste twee evenwijdige ITO elektroden uitstrekt vanaf de ene rand naar één mm van de andere.
    2. Maak eerst de PTB7 en P3HT beklede substraten door vegen polymeer en PEDOT van de randen van het glas en de ITO strook die zal worden gebruikt als de gemeenschappelijke elektrode zoals in het eerste paneel van figuur 1 bloot.
    3. Lamineer de CNT gemeenschappelijke elektrode bovenop de PTB7 en P3HT elektroden. Breng een SWCNT film door het plaatsen van de CNT kant van het filter papier op het apparaat, zachtjes te drukken, en vervolgens het schillen van de papieren filter weg. Dit blijkt uit het tweede paneel van figuur 1.
    4. Verdichten CNT elektrode op het oppervlak door aanbrengen methoxy-nonafluorobutane (C 4F 9 OCH3) (HFE) en bekleden de CNT met een kleine amount van de vloeistof en daarna laten drogen.
    5. Veeg het polymeer en CNT bovenop de ITO en glas die de gate elektrode zoals getoond in het derde paneel van figuur 1. Verwijder alle polymeer van het glas gate lekkage met een scheermesje voorkomen.
    6. Lamineer de CNT gate-elektrode op het schoongemaakte gebied van de PTB7 en P3HT gecoate substraten. Lamineer de MWCNT door te trekken van de rand van de MWCNT bos met een scheermesje en laat de plaat staan ​​vrij tussen sommige capillairen. Passeer het apparaat via de vrijstaande blad aan de CNT te lamineren op het apparaat. De poortelektrode moet 2-3 maal het aantal lagen hebben gelegd op de gemeenschappelijke elektrode.
    7. Verdichten de poortelektrode met HFE.
  • Plaats een kleine druppel (≈10 pl) van ionische vloeistof, N, N -Diethyl- N-methyl-N - (2-methoxyethyl) ammonium tetrafluorboraat, DEME-BF 4, bovenop beide elektroden van een CNTvan de substraten.
  • Plaats het substraat voorzichtig zonder ionische vloeistof op het substraat met ionische vloeistof met gemeenschappelijke poortelektroden en op elkaar-andere. Dit wordt in het laatste paneel van figuur 1.
  • Plaats een fotomasker met een diafragma kleiner dan de elektrode grootte over het actieve gebied. Gebruik kleine clips om de fotomasker plaats te houden en om het apparaat samen te houden tijdens de test.
  • 4. Meet de Device

    1. Breng het apparaat in de meting dashboardkastje.
    2. Maak de elektrische aansluitingen.
      1. Sluit de poort voedingsspanning tussen de gemeenschappelijke elektrode en de gate-elektrode met de gemeenschappelijke als de grond.
      2. Sluit de twee ITO anoden draden die zijn verbonden met een schakelaar die selectie van één anode of beide anodes maakt.
      3. Verbind de uitgang van de schakelaar naar de ingang van de bron meeteenheid.
      4. Sluit de bodem van de bron measure eenheid de gemeenschappelijke elektrode.
    3. Meet IV kenmerken van het apparaat door het herhalen van de volgende stappen voor oplopende V Gate.
      1. Stel V Poort naar de volgende waarde, uitgaande van V Gate = 0 V tot V Gate = 2 V in stappen van 0,25 V.
      2. Wacht 5 minuten of totdat de gate stroom gestabiliseerd. Idealiter zou de poortstroom stabiliseren rond 10s van nanoamperes.
      3. Zet de schakelaar op beide sub-cellen.
      4. Open de lamp sluiter.
      5. Voer een spanningszwaai op de bron meeteenheid van -1 V tot 1 volt in stappen van ongeveer 100 of meer.
      6. Voer een voltage sweep van 1 volt tot -1 volt.
      7. Sluit de lamp sluiter.
      8. Voer de spanning veegt weer.
      9. Zet de schakelaar op de voorkant sub-cel.
      10. Herhaal de stappen 4.3.4 tot 4.3.8.
      11. Zet de schakelaar op de achterkant sub-cel.
      12. Herhaal de stappen 4.3.4 tot 4.3.8.
    4. Bereken parameters van het apparaat. <ol>
    5. Vind de kortsluitstroom (J SC) van elk sub-cel bij elke V Gate door het vinden van de huidige geproduceerd door het apparaat wanneer de spanning over de sub-cel is 0 V.
    6. Vind de open circuit spanning (V OC) van elk sub-cel bij elke V Gate door het vinden van de spanning die door het apparaat wanneer de stroom door de sub-cel is 0 A.
    7. Vind het maximale uitgangsvermogen van de zonnecel door elke spanning met elke actuele waarde vermenigvuldigen en het maximum (meest negatieve) waarde selecteren. Dit veronderstelt dat men meet foto-opgewekte stroom als negatieve stroom.
    8. Vind de macht omzettingsrendement (η) door het verdelen van het maximale vermogen van de input licht macht.
    9. Vind de vulfactor (FF) door deling van het maximale vermogen van het product van J SC en VOC.

    Representative Results

    Een tandem apparaat gevormd uit verschillende polymeren, in het bijzonder polymeren van een aanzienlijk verschillend band hiaten, is van praktisch belang omdat deze apparaten de grootste spectrale bereik van het licht kunnen absorberen. In dit apparaat structuur, de PTB7 sub-cel is de achterkant cel en P3HT is de voorkant sub-cel. Dit is bedoeld om de grootste hoeveelheid licht absorberen als P3HT subcel is grotendeels transparant voor de langere golflengte geabsorbeerd door de PTB7 subcel. Voor de duidelijkheid, de zonnecel parameters, VOC, J SC, FF en η worden ingericht met een superscript T, F, of B bij verwijzing naar de tandem, voor- of achterkant cel respectievelijk. Tabel 1 geeft deze afkortingen .

    Een selectie van gelijkspanning curven voor de inrichting zijn weergegeven in figuur 3, en geëxtraheerd zonnecelparameters in figuur 4. Opgemerkt wordt dat de PTB7 subcel(Terug) ingeschakeld bij een veel lagere dan de V Gate P3HT subcel (voor). Figuur 4 toont dat de PTB7 cel begint V Gate = AAN te schakelen 0,5 V en pieken rond V Gate = 1,5 V. De voorste subset -cel tekenen van inschakelen van ongeveer V Gate = 1,0 V, maar niet volledig AAN V hieronder Gate = 2,0 V V T OC en FF T bootsen het gedrag van de slechtere subcel, die iets hoger is dan de voorste subset -cel voor V Gate <2,0 V en iets hoger dan de achterkant cel V Gate> 2,0 V. J T SC veel minder dan de som van J F en J B SC SC V Gate <1,5 V, waarna de punt huidige Daarnaast is heel goed. η T kleiner is dan de grootste van η η F of B voor V Gate behalve 1.5 V.

    De slechte toevoeging van de huidige en efficiency voor lage V Gate lijkt te wijten aan de voorzijde subcel optreedt als shunt in de UIT toestand. Dit blijkt uit de zeer lineaire curven van de voorste cel en de tandem bij V Gate = 1,5 V in figuur 3. Omgekeerd na PTB7 achterkant cel afgebroken (bij V Gate = 2.25 V), het nog steeds een diode karakteristieken , zoals getoond door de kromme in figuur 3, en dus niet als een shunt. Dit resulteert in de toevoeging van J SC, maar VT OC, FF T en η T gereduceerd vanwege de lage VB OC. Hoewel de werkwijze trekt robuustheid van de eenvoud, zijn er variaties vanwege de handmatige verwerking en batch-to-batch variaties in materialen. Dit kan leiden tot verschuivingen weer op spanning van ± 0,25 V en de maximale efficiëntie met ± 0,5%. Deze variatie kan worden verminderd met een geautomatiseerd proces.

    lt = "Figuur 1" src = "/ files / ftp_upload / 52380 / 52380fig1highres.jpg" />
    Figuur 1. Tandem apparaat ontwerpproces. De fabricage en lamineren proces dat wordt gebruikt bij de opbouw van de ionisch-gated tandem OPV, met pijlen beeltenis van de reeks. Een diagram van het uiteindelijke apparaat structuur wordt weergegeven op de linker benedenhoek. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

    Figuur 2
    Figuur 2. Tandem apparaat band en elektrisch schema. De geschatte band diagram van de tandem inrichting weergegeven langs kant het elektrische schema van de inrichting. De gearceerde gebieden met pijlen op de CNT elektroden geven de verschuiving in werkfunctie. De doorgetrokken lijnen en circuitelementen hieronder geven de elektrische aansluitingen.jove.com/files/ftp_upload/52380/52380fig1large.jpg "target =" _ blank "> Klik hier om een ​​grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

    Figuur 3
    Figuur 3. Geselecteerde IV curves. IV curves voor een V Gate (1,5 V) waarbij de rug (PTB7) cel geeft de beste prestaties en een hogere V Gate (2,25 V) waarbij de voorste (P3HT) cel geeft de beste prestaties . 'T' en cirkels geven de tandem curve, 'F' en pleinen van de voorkant, en 'B' en driehoeken de rug.

    Figuur 4
    Figuur 4. Inrichting parameters. Zonnecelparameters onttrokken IV metingen van V Gate = 0,5 V V Gate = 2,25 V. T en zwarte vierkantenduiden de tandem curve, 'F' en blauwe driehoeken vooraan, en 'B' en de rode cirkels de rug. De gestippelde lijnen geven de resultaten voor aflopende spanningen sweeps van de OPV-apparaat, terwijl de vaste lijnen tonen de stijgende resultaten.

    OPV Parameter Sub-cel gemeten
    Tandem Front Terug
    V OC VT OC V F OC V B OC
    J SC J T SC J F SC J B SC
    FF FF T FF F FF B
    η η T η F η B

    Tabel 1. Parameter afkortingen. Samengevat zonne parameter cel afkortingen. Superscript, T, V, en B geven tandem, voor- respectievelijk achterkant.

    Discussion

    De resultaten benadrukken enkele overwegingen bij het ontwerpen van parallelle tandem zonnecellen. Met name indien een van de sub-cellen slecht presterende, tandem prestaties negatief beïnvloed. De resultaten laten zien dat er twee hoofdeffecten. Als een subcel wordt kortgesloten, bijvoorbeeld, toont ohmse gedrag, de FF T zal niet hoger zijn dan de FF van de slechte sub-cel. J T SC en V T OC zal op dezelfde manier worden beïnvloed. Dit is het geval wanneer V Gate is laag en de P3HT sub-cel is niet ingeschakeld.

    Omgekeerd, als een sub-cel heeft goede diode eigenschappen, maar een lage V OC of J SC, dan is J T SC is bijna de som van J F SC en J B SC. Echter, als er een groot verschil tussen elke subcel VOC vervolgens VT OC nagenoeg gelijk is aan de lagere VOC. Deze voorstelling is wh aangetoonden V Gate is hoog en de PTB7 cel is uitgeschakeld. Het η T kan iets hoger in het geval, maar waarschijnlijk nog steeds lager dan die van de betere subcel alleen.

    De achterkant sub-cel aanzetten eerder dan de voorste sub-cel was onverwacht omdat de sub-cellen delen poort en gemeenschappelijke elektroden. De werkfunctie van de kathode en dus de mate van asymmetrie tussen de elektrode ITO en de kathode, moeten identiek zijn. Bovendien is de achterzijde sub-cel geeft een hogere VOC dan de voorste subcel en dienen meer elektroden asymmetrie qua verlangen functie dan de voorste subcel, en dus een grotere V Gate werken voordat u.

    Gezien het onderste HOMO niveau van de PTB7 polymeer, is het mogelijk dat onderdrukking van gateninjectie / extractie treedt sneller in PTB7 en daarmee het apparaat wordt ingeschakeld bij een lagere V Gate. Andere effecten te overwegen zijn het feit dat PTB7 is eencopolymeer, een polymeer samengesteld uit afwisselend donor en acceptor eenheden. Dit kan een impact hebben op de interface dipolen gegenereerd tussen het polymeer en de CNT gemeenschappelijke elektrode hebben.

    De in deze tekst beschreven procedure is van toepassing op aanvragen die voldoen aan de volgende beperkingen. De halfgeleidende actieve materiaal mogen niet oplosbaar of negatief beïnvloed door de ionische materialen. Bij lichtuitzendende of zonnecellen moeten de anode en halfgeleidende lagen niet ondoorzichtig in dezelfde spectrale gebieden. Gezien deze beperkingen, is het mogelijk om deze technieken toe te passen organische lichtgevende diodes, organische veldeffect transistors en dergelijke anorganische apparaten.

    Tenslotte wordt een parallel tandem inrichting fabricage methode dan klassieke verwerkingsmethodologie bezit beschreven. De werkwijze vereist geen vacuüm verwerking, schaalbaar, kan omgevingsomstandigheden worden uitgevoerd,en elke actieve laag wordt vervaardigd op een optimale manier, het terugdringen van shorts en vereenvoudiging verwerking. Opvallende kenmerken worden in de werking van parallelle OPV tandems. Hoewel de algemene efficiëntie zijn enigszins laag is, kan verder worden verbeterd door het optimaliseren van foto-actieve lagen en CNT elektroden. Bovendien, als subcel ingeschakeld op hetzelfde moment, een η T dan 3% zou worden waargenomen.

    Materials

    Name Company Catalog Number Comments
    Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly-(styrenesulfonate) Heraeus Clevios PVP AI 4083
    poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl)  Rieke Metals  Inc. P3HT:  P200
    phenyl-C61-butyric  acid methyl  ester 1- Material PC61BM
    Poly({4,8-bis[(2-ethylhexyl)oxy]benzo[1,2-b:4,5-b′]dithiophene-2,6-diyl}{3-fluoro-2-[(2-ethylhexyl)carbonyl]thieno[3,4-b]thiophenediyl})  1- Material PTB7
    phenyl-C61-butyric acid methyl  ester Solenne PC71BM
    1,8-Diiodooctane Sigma Aldrich 250295
    Chlorobenzene Sigma Aldrich 284513
    Indium Tin Oxide Coated Glass 15 Ohm/SQ Lumtec
    S1813 UTD Cleanroom
    MF311 UTD Cleanroom
    HCl UTD Cleanroom
    Acetone Fisher Scientific A18-20
    Toluene Fisher Scientific T323-20
    Methanol BDH BDH1135-19L
    Isopropanol Fisher Scientific A416-20
    CEE Spincoater Brewer Scientific http://www.utdallas.edu/research/cleanroom/tools/CEESpinCoater.htm
    Contact Printer Quintel Q4000-6 http://www.utdallas.edu/research/cleanroom/QuintelPrinter.htm
    CPK Spin Processor http://www.utdallas.edu/research/cleanroom/tools/CPKsolvent.htm
    Spin Coater Laurell WS-400-6NPP/LITE
    Name Company Catalog Number Comments
    Glove Box M-Braun Lab Master 130
    Solar Simulator Thermo Oriel/Newport
    Keithley 2400 SMU Keithley/Techtronix 2400
    Keithley 7002 Multiplexer Keithley/Techtronix 7002
    Ultrasonic Cleaner Kendal HB-S-49HDT
    Micropipette Eppendorf 200 µl

    DOWNLOAD MATERIALS LIST

    References

    1. He, Z., Zhong, C., Su, S., Xu, M., Wu, H., Cao, Y. Enhanced power-conversion efficiency in polymer solar cells using an inverted device structure. Nature Photonics. 6, 591-595 (2012).
    2. Yuan, Y., Huang, J., Li, G. Intermediate layers in tandem organic solar cells. Green. 1, (1), 65-80 (2011).
    3. Kim, J. Y., et al. Efficient tandem polymer solar cells fabricated by all-solution processing. Science. 317, (5835), 222-225 (2007).
    4. Yu, B., Zhu, F., Wang, H., Li, G., Yan, D. All-organic tunnel junctions as connecting units in tandem organic solar cell. Journal of Applied Physics. 104, (11), (2008).
    5. Schueppel, R., et al. Controlled current matching in small molecule organic tandem solar cells using doped spacer layers. Journal of Applied Physics. 107, (4), (2010).
    6. Hiramoto, M., Suezaki, M., Yokoyama, M. Effect of thin gold interstitial-layer on the photovoltaic properties of tandem organic solar cell. Chemistry Letters. 19, (3), 327-330 (1990).
    7. Xue, J., Uchida, S., Rand, B. P., Forrest, S. R. Asymmetric tandem organic photovoltaic cells with hybrid planar-mixed molecular heterojunctions. Applied Physics Letters. 85, (23), 5757 (2004).
    8. Tanaka, S., et al. Monolithic parallel tandem organic photovoltaic cell with transparent carbon nanotube interlayer. Applied Physics Letters. 94, (11), (2009).
    9. Mielczarek, K., Cook, A., Kuznetsov, A., Zakhidov, A. OPV Tandems with CNTS: Why Are Parallel Connections Better Than Series Connections. Low-Dimensional Functional Materials. 179-204 (2013).
    10. Kim, J. Y., et al. Efficient tandem polymer solar cells fabricated by all-solution processing. Science. 317, (5835), 222-225 (2007).
    11. Kuznetsov, A. A. Physics of electron field emission by self-assembled carbon nanotube arrays. The University of Texas at Dallas. (2008).
    12. Kuznetzov, A. A., Lee, S. B., Zhang, M., Baughman, R. H., Zakhidov, A. A. Electron field emission from transparent multiwalled carbon nanotube sheets for inverted field emission displays. Carbon. 48, (1), 41-46 (2010).
    13. Zakhidov, A. A., Suh, D. -S., et al. Electrochemically Tuned Properties for Electrolyte-Free Carbon Nanotube Sheets. Advanced Functional Materials. 19, (14), 2266-2272 (2009).
    14. Cook, A., Yuen, J. D., Zakhidov, A. Ion-Reconfigurable photovoltaic cells, hybrid tandems and photodetectors with CNT ionic gate. US Patent Application. 61, (2012).
    15. Cook, A. B., Yuen, J. D., Zakhidov, A. Electrochemically gated organic photovoltaic with tunable carbon nanotube cathodes. Applied Physics Letters. 103, (16), (2013).
    16. Wadhwa, P., Liu, B., McCarthy, M. A., Wu, Z., Rinzler, A. G. Electronic Junction Control in a Nanotube-Semiconductor Schottky Junction Solar Cell. Nanoletters. 10, (12), 5001-5005 (2010).
    Ambient Methode voor de productie van een ionisch Gated koolstof nanobuis Common Cathode in Tandem organische zonnecellen
    Play Video
    PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

    Cite this Article

    Cook, A. B., Yuen, J. D., Micheli, J. W., Nasibulin, A. G., Zakhidov, A. Ambient Method for the Production of an Ionically Gated Carbon Nanotube Common Cathode in Tandem Organic Solar Cells. J. Vis. Exp. (93), e52380, doi:10.3791/52380 (2014).More

    Cook, A. B., Yuen, J. D., Micheli, J. W., Nasibulin, A. G., Zakhidov, A. Ambient Method for the Production of an Ionically Gated Carbon Nanotube Common Cathode in Tandem Organic Solar Cells. J. Vis. Exp. (93), e52380, doi:10.3791/52380 (2014).

    Less
    Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
    View Video

    Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

    Waiting X
    simple hit counter